เส้นทางสู่นักประดิษฐ์หุ่นยนต์

เสน้ ทางสนู่ กั ประดษิ ฐห์ ่นุ ยนต์

สำนกั งำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขั้นพื้นฐำน

สารบัญ หนา้

โครงสรา้ งหนว่ ยการเรยี นรู้ 1

ผงั มโนทัศน์เส้นทางสูน่ ักประดิษฐ์หุ่นยนต์ 2

ตวั ชีว้ ัดและสาระการเรยี นร้ทู เี่ กี่ยวข้อง 3

ความร้เู บอื้ งต้นเกีย่ วกับอุปกรณ์ห่นุ ยนต์ 4
1. ความรเู้ บ้ืองต้นเกยี่ วกับอุปกรณ์หุ่นยนต์ 8
1.1 ประวตั ขิ องหนุ่ ยนต์ 8
1.2 ประโยชน์และควำมสำมำรถของหนุ่ ยนต์ 10
1.3 ประเภทของหุ่นยนต์ 13
1.4 สว่ นประกอบของหนุ่ ยนต์ 13
1.5 ขนั้ ตอนกำรทำงำนของหนุ่ ยนต์ 15
แบบทดสอบ 16

เครือ่ งมอื และวัสดุทใี่ ชส้ ร้างหนุ่ ยนตเ์ บอื้ งตน้ 17
2. เครอ่ื งมือและวสั ดุทใี่ ชส้ ร้างหุน่ ยนต์ 21
2.1 หลกั ควำมปลอดภยั 21
2.2 เครือ่ งมือประเภทต่ำง ๆ ที่เกี่ยวกบั กำรสร้ำงห่นุ ยนต์ 23
2.3 อุปกรณ์พ้ืนฐำนในกำรสร้ำงหุ่นยนต์ 29
ใบงำน เร่อื ง เครอื่ งมือและวสั ดุท่ีใช้สรำ้ งหุ่นยนตเ์ บื้องต้น 30
แบบทดสอบ 32

การออกแบบหนุ่ ยนต์ 36
3. การออกแบบหุ่นยนต์ 40
3.1 ควำมหมำยของกำรออกแบบ 40
3.2 กำรออกแบบหุ่นยนต์ 44
3.3 กำยวิภำคของหนุ่ ยนต์ 45
3.4 หลักกำรและข้นั ตอนกำรสรำ้ งหุน่ ยนต์ 47
ใบงำน เรอ่ื ง กำรออกแบบหุ่นยนต์ 49
แบบทดสอบ 50

สารบญั (ต่อ) หนา้

การควบคุมหุ่นยนต์ผา่ นระบบคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ 52
4. การควบคุมหุ่นยนตผ์ ่านระบบคอมพิวเตอร์และอเิ ล็กทรอนกิ ส์ 56
4.1 ลักษณะทั่วไปของสมองหนุ่ ยนต์ 56
4.2 สมองท่ีประดษิ ฐจ์ ำกอุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ 57
4.3 สมองที่ประกอบด้วยระบบคอมพวิ เตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ 60
ใบงำน เรอ่ื ง กำรควบคุมหนุ่ ยนต์ผ่ำนระบบคอมพวิ เตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ 65
แบบทดสอบ 66

ปฏิบัติการประดิษฐ์หนุ่ ยนต์ 67
5. ปฏบิ ตั ิการประดิษฐ์หุ่นยนต์ 71
5.1 ปฏิบตั ิกำรประดิษฐห์ นุ่ ยนต์ 73
ใบงำน เร่ือง ปฏบิ ตั ิกำรประดิษฐห์ ุน่ ยนต์ 75
5.2 กำรจดั ลำดบั งำน 79
5.3 กำรทำงำนเป็นทมี 80

1

โครงสรา้ งหนว่ ยการเรียนรู้

1. ความรูเ้ บื้องตน้ เก่ียวกบั หนุ่ ยนต์

1.1 ประวัตขิ องหุ่นยนต์
1.2 ประโยชนแ์ ละควำมสำมำรถของหุน่ ยนต์
1.3 ประเภทของหุ่นยนต์
1.4 สว่ นประกอบของห่นุ ยนต์
1.5 ข้ันตอนกำรทำงำนของหุ่นยนต์

2. เคร่อื งมอื และวสั ดุทใ่ี ชส้ รา้ งหุน่ ยนต์เบอ้ื งต้น

2.1 หลักควำมปลอดภัย
2.2 ช่ือและประโยชน์ของเคร่อื งมือชนิดต่ำง ๆ ทเ่ี ก่ยี วกับกำรสรำ้ งหุน่ ยนต์
2.3 อุปกรณ์พ้ืนฐำนในกำรสรำ้ งหุ่นยนต์

3. การออกแบบหนุ่ ยนต์

3.1 ควำมหมำยของกำรออกแบบ
3.2 กำรออกแบบหนุ่ ยนต์
3.3 กำยวิภำคของหุ่นยนต์
3.4 หลกั กำรและขน้ั ตอนกำรสรำ้ งหุน่ ยนต์

4. การควบคุมหนุ่ ยนตผ์ ่านระบบคอมพวิ เตอร์และอิเล็กทรอนิกส์

4.1 ลักษณะทั่วไปของสมองหุ่นยนต์
4.2 สมองทป่ี ระดษิ ฐ์จำกอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์
4.3 สมองที่ประกอบดว้ ยระบบคอมพิวเตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์

5. ปฏิบตั กิ ารประดิษฐห์ ุ่นยนต์

5.1 ปฏบิ ัตกิ ำรประดิษฐ์หนุ่ ยนต์
5.2 กำรจดั ลำดับงำน
5.3 กำรทำงำนเป็นทมี

2

ผงั มโนทศั น์
เสน้ ทางสู่นกั ประดษิ ฐห์ ุน่ ยนต์

ควำมรเู้ บอ้ื งต้นเก่ยี วกับหุน่ ยนต์
(2 ชั่วโมง)

ปฏิบตั กิ ำรประดษิ ฐห์ ุ่นยนต์ เครื่องมอื และวัสดทุ ใี่ ชส้ รำ้ ง
(4 ชว่ั โมง) หุน่ ยนต์เบ้อื งต้น
(2 ชว่ั โมง)
เส้นทางสู่
นักประดษิ ฐห์ นุ่ ยนต์ กำรออกแบบหุ่นยนต์
(2 ชัว่ โมง)
(20 ช่ัวโมง)

กำรควบคุมหุ่นยนตผ์ ำ่ นระบบ
คอมพิวเตอรแ์ ละอิเลก็ ทรอนิกส์

(10 ชว่ั โมง)

3

ตัวชีว้ ดั และสาระการเรยี นรูท้ ี่เกยี่ วขอ้ ง

1. วิชำกำรออกแบบและเทคโนโลยี (DT)

ว.4.1 ม.1/5 ใช้ควำมรู้และทักษะเก่ียวกับวัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ กลไก ไฟฟ้ำ หรืออิเล็กทรอนิกส์
เพ่อื แกป้ ัญหำได้อยำ่ งถูกต้อง เหมำะสมและปลอดภัย

ว.4.1 ม.2/5 ใช้ควำมรู้และทักษะเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ เคร่ืองมือ กลไก ไฟฟ้ำ หรืออิเล็กทรอนิกส์
เพือ่ แกป้ ัญหำได้อยำ่ งถูกต้อง เหมำะสมและปลอดภยั

ว.4.1 ม.3/5 ใช้ควำมรู้และทักษะเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ กลไก ไฟฟ้ำ หรืออิเล็กทรอนิกส์
เพ่ือแก้ปัญหำไดอ้ ย่ำงถูกต้อง เหมำะสมและปลอดภัย

2. วชิ ำวทิ ยำกำรคำนวณ (CS)
ว.4.2 ม.1/1 ออกแบบอัลกอริทึมท่ีใช้แนวคิดเชิงนำมธรรมเพ่ือแก้ปัญหำหรืออธิบำยกำรทำงำน

ที่พบในชีวิตจรงิ

ว.4.2 ม.1/2 ออกแบบและเขียนโปรแกรมอย่ำงง่ำย เพื่อแก้ปัญหำทำงคณิตศำสตร์หรอื วทิ ยำศำสตร์

ว.4.2 ม.2/1 ออกแบบอัลกอริทึมที่ใช้แนวคิดเชิงคำนวณในกำรแก้ปัญหำ หรือกำรทำงำนท่ีพบ
ในชีวติ จริง

ว.4.2 ม.2/2 ออกแบบและเขียนโปรแกรมทใี่ ช้ตรรกะและฟังกช์ นั ในกำรแกป้ ัญหำ

ว.4.2 ม.3/1 พัฒนำแอปพลเิ คชันทีม่ ีกำรบรู ณำกำรกับวชิ ำอ่ืนอย่ำงสรำ้ งสรรค์

4

ความรูเ้ บ้อื งตน้ เก่ยี วกบั ห่นุ ยนต์

1. สาระสาคญั

หุ่นยนต์เป็นนวัตกรรมใหม่ ท่ีมีบทบำทมำกในปัจจุบัน เน่ืองจำกมีกำรนำเทคโนโลยีหุ่นยนต์ไปใช้งำน
ในด้ำนต่ำง ๆ มำกมำย ท้ังด้ำนอุตสำหกรรม ด้ำนกำรแพทย์ ด้ำนกำรศึกษำหรือแม้กระทั่งควำมบันเทิง ดังน้ัน
จึงมีควำมสำคัญ ท่ีเรำควรจะเรียนรู้หุ่นยนต์ในเรื่องของหลักกำรทำงำน กำรสร้ำงหุ่นยนต์หรือเรื่องของ
เทคโนโลยที ี่เกี่ยวขอ้ งกับหุ่นยนต์ เป็นตน้

2. สมรรถนะประจาหนว่ ย

2.1 สมรรถนะหลัก

มีควำมรู้ และควำมเข้ำใจในประวัตขิ องห่นุ ยนต์ อธบิ ำยควำมหมำยของหุน่ ยนต์ได้ และประเภท
ของห่นุ ยนต์ รวมถึงอธิบำยประโยชน์ของหนุ่ ยนต์ได้

2.2 สมรรถนะย่อย

 ดา้ นความรู้
- บอกประวตั ขิ องหนุ่ ยนตไ์ ด้
- อธิบำยควำมหมำยของหุ่นยนต์ได้
- อธิบำยประเภทของห่นุ ยนต์ได้
- อธบิ ำยประโยชน์ของห่นุ ยนต์ได้

3. เน้อื หาสาระ

3.1 ประวัติของหุน่ ยนต์
3.2 ประโยชน์และควำมสำมำรถของหนุ่ ยนต์
3.3 ประเภทของห่นุ ยนต์
3.4 สว่ นประกอบของหุน่ ยนต์
3.5 ขั้นตอนกำรทำงำนของหนุ่ ยนต์

5

4. กจิ กรรมการเรยี นรู้

4.1 การนาเขา้ สบู่ ทเรยี น

4.1.1 ผู้สอนต้ังคำถำมว่ำ หุ่นยนต์ คืออะไร มปี ระวตั ิ และควำมสำคญั อย่ำงไรบ้ำงพร้อมอธิบำย
เหตุผลประกอบ

4.1.2 ผสู้ อนแจ้งจดุ ประสงค์กำรเรยี นของหน่วยท่ี 1 และกำรวัดประเมินผล
4.1.3 ผู้สอนให้นักเรยี นทำแบบทดสอบก่อนเรียน หนว่ ยที่ 1

4.2 การเรียนรู้

4.2.1 ผู้สอนให้นกั เรยี นดูวดิ ีโอเก่ยี วกบั หนุ่ ยนต์
4.2.2 ผู้สอนให้ผู้เรียนเข้ำไปเรียนรู้ผ่ำนระบบออนไลน์ หน่วยที่ 1 เร่ือง ควำมรู้เบื้องต้นเก่ียวกบั
หนุ่ ยนต์ และทำแบบฝกึ หดั ในระบบออนไลน์
4.2.3 ผสู้ อนเปิดโอกำสให้ผเู้ รียนถำมปัญหำ และขอ้ สงสยั จำกเน้อื หำ ผ่ำนระบบเว็บบอร์ดของระบบ

4.3 การสรุป

4.3.1 ผู้สอนและผ้เู รียนรว่ มกนั สรุปเนือ้ หำที่ไดเ้ รียนใหม้ ีควำมเข้ำใจในทศิ ทำงเดียวกัน
4.3.2 ผสู้ อนใหน้ กั เรียนทำแบบทดสอบหลงั เรยี น หน่วยที่ 1
4.3.3 ผู้สอนเฉลยแบบทดสอบหลังเรียน หนว่ ยท่ี 1

หมำยเหตุ : ผ้สู อน หมำยถงึ ครูทไ่ี ดร้ บั มอบหมำยให้เป็นผู้สร้ำงเน้ือหำในหน่วยนั้น ๆ สอนแบบระบบวิดโี อ

5. ส่ือการเรียนร/ู้ แหล่งเรียนรู้

5.1 ระบบกำรจัดกำรเรียนรู้เพ่ือเพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำตอนต้น
สงั กดั สำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขัน้ พนื้ ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=2

5.2 ส่ือและนวัตกรรมและเอกสำรเผยแพร่ ของสำนกั พฒั นำนวัตกรรมกำรจดั กำรศึกษำ
http://www.innoobec.com/?page_id=172396

 รำยงำนกำรวจิ ัย กำรพฒั นำเดก็ ไทยดำ้ นเทคโนโลยีหุ่นยนต์
 แนวกำรจัดกำรเรียนรรู้ ำยวิชำเพ่มิ เติม “ห่นุ ยนตบ์ งั คับมือ”

6. เอกสารประกอบการจัดการเรียนรู้

6.1 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย https://bit.ly/2KEkRdt

6

7. การวดั และประเมินผล

7.1 ก่อนเรยี น แบบประเมนิ ผลก่อนเรยี นรู้
7.2 ขณะเรียน แบบฝกึ หดั ใบงำน ผ่ำนเกณฑ์ 60% ขึน้ ไป
7.3 หลงั เรียน แบบประเมนิ ผลหลังกำรเรยี นรู้ ผ่ำนเกณฑ์ 60% ขนึ้ ไป

7

สาหรบั ครูผู้สอน : Teacher Resource

ภาพรวม

ให้แบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 - 5 คน แล้วให้แต่ละกลุ่ม ศึกษำเร่ืองควำมรู้เบื้องต้นเก่ียวกับ
หุ่นยนต์ และหรือสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับประวัติของหุ่นยนต์ ควำมหมำยของหุ่นยนต์ ประเภทของหุ่นยนต์ และ
ประโยชน์ของหุ่นยนต์จำกหลำยแหล่งกำรเรียนรู้ และร่วมกันอภิปรำยและนำเสนอผลกำรศึกษำ ตำมใบงำนท่ี 1
ผำ่ นคลิปวดิ โี อแล้วส่งผำ่ นระบบ http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=2

แหล่งเรียนรแู้ ละอปุ กรณ์

 ระบบกำรจดั กำรเรียนรู้เพื่อเพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยหี ุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำตอนต้น
สังกัดสำนกั งำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขัน้ พืน้ ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=2

 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย https://bit.ly/2KEkRdt

ระยะเวลา 2 ช่วั โมง

8

1. ความรู้เบ้อื งตน้ เก่ยี วกับหุ่นยนต์

1.1 ประวตั ขิ องหนุ่ ยนต์

คำวำ่ โรบอท (Robot) มำจำกคำว่ำ “ROBOTA” ในภำษำเช็ก แปลวำ่ “กำรทำงำนเสมือนทำส”
ถือกำเนิดขึ้นคร้ังแรกในละครเวทีเร่ือง “Rossum’s Universal Robots (RUR)” ในปี ค.ศ. 1921 โดยนักแตง่
บทประพันธ์ช่ือ คำเรล คำเปก (Karel Capek) เนื้อหำของละครเวทีมีควำมเกี่ยวพันกับจินตนำกำรของมนุษย์
ในกำรใฝห่ ำสิ่งใดมำชว่ ยในกำรปฏิบตั ิงำน กำรประดิษฐ์คิดคน้ สร้ำงหุ่นยนต์จึงถือกำเนิดขึ้นเพ่ือเป็นเสมือนทำส
คอยรับใช้มนุษย์ กำรใช้ชีวิตร่วมกันระหว่ำงหุ่นยนต์ และมนุษย์ดำเนินต่อไปจนกระทั่งหุ่นยนต์เกิดมีควำมคิด
เชน่ เดียวกับมนุษย์ กำรถูกกดข่ี ข่มเหง เชน่ ทำสจำกมนษุ ย์ทำให้หุน่ ยนต์เกิดกำรต่อตำ้ นไม่ยอมเป็นเบ้ยี ล่ำงอีก
ซง่ึ ละครเวทีเรอื่ งนีโ้ ด่งดงั มำกจนทำให้คำวำ่ โรบอท เป็นทร่ี จู้ ักทัว่ โลก

ในปี ค.ศ. 1942 คำว่ำ โรบอท ได้กลำยเป็นจุดสนใจของคนท่ัวโลกอีกครั้ง เมื่อ ไอแซค อสิมอฟ
นักเขียนนวนิยำยแนววิทยำศำสตร์ได้เขียนนวนิยำยเร่ืองสั้น เร่ือง Runaround ซ่ึงได้ปรำกฏคำว่ำ โรบอท
ในนิยำยเร่ืองนี้ และต่อมำได้นำมำรวบรวมไว้ในนิยำยวิทยำศำสตร์เร่ือง I-Robot ทำให้นักวิทยำศำสตร์ได้ทำ
ควำมรู้จักกับคำว่ำ โรบอท เป็นครั้งแรกจำกนวนิยำยเร่ืองนี้ และในบทประพันธ์เร่ืองนี้ยังได้บัญญัติ กฎ 3 ข้อ
ของห่นุ ยนต์ คอื

1. หุ่นยนต์ห้ำมทำร้ำยมนุษย์หรือกระทำกำรใดให้มนุษย์ตกอยู่ในอันตรำย (A robot may
not injure a human being or. Through inaction allow a human being to come to harm.)

2. ห่นุ ยนตต์ อ้ งเชือ่ ฟังมนุษย์ แตต่ ้องไมข่ ัดแย้งกับกฎข้อที่ 1 (A robot must obey orders
given to it by human beings except where such orders would conflict with the First Law.)

3. หุ่นยนต์ต้องป้องกันตัวเอง แต่ต้องไม่ขัดแย้งกับกฎข้อที่ 1 หรือข้อท่ี 2 (A robot must
protect its own existence as long as such protection dose not conflict with the First or Second Law.)

มนษุ ยก์ ับวิวฒั นาการของเครอ่ื งจักรกล 9

ประมำณสองพันปีผ่ำนมำแล้ว อุปกรณ์เคร่ืองจักรกลท่ีใช้ นำฬกิ ำโบรำณ
ในกำรควบคุมชิ้นแรกท่มี ีกำรค้นพบและบันทึกไว้เป็นหลกั ฐำน ได้แก่ นำฬิกำ เครอ่ื งจักรไอน้ำ
น้ำโบรำณ (ancient water clock) ของชำวเคตสซิบิออส (Ktesibios)
ในเมอื งอเลก็ ซำนเดรีย ประเทศอยี ปิ ต์ เมอ่ื ทศวรรษท่ีสำมก่อนครสิ ตศักรำช Shakey
โดยอำศยั หลักกำรของกำรรักษำระดับของน้ำในถังเพื่อกำรบอกเวลำ ซึ่งถือวำ่
เป็นเคร่ืองจักรกลเครื่องแรกที่มนษุ ย์สรำ้ งขึ้น

ต่อมำมีกำรนำทฤษฎีและเทคโนโลยี เข้ำมำพัฒนำและ
ประดิษฐ์เครื่องจักรกลที่ใช้ในกำรควบคุมสิง่ ต่ำง ๆ แทนมนุษย์ มำกมำย เช่น
ค.ศ. 1769 นำยเจมส์ วตั ต์ (James Watt) ได้ประดษิ ฐเ์ ครือ่ งควบคุมควำมเร็ว
ของเครื่องจักรไอน้ำ จนเป็นที่รู้จักแพร่หลำย ดังรูปท่ี 2 หลักกำรทำงำนของ
เคร่ืองควบคุมควำมเร็วของเครื่องจักรไอน้ำที่มีโครงสร้ำงพ้ืนฐำน โดยวัด
ควำมเร็วของเคร่ืองจักรไอน้ำจำกควำมเร็วรอบของเพลำล้อหมุน และถูกส่ง
ต่อไปยังเฟืองที่ฐำนของฟลำยบอลซึ่งทำหน้ำท่ีควบคุมวำวล์ปิด – เปิด
ไอน้ำไหลเข้ำสู่เคร่ืองจักรในปริมำณเหมำะสม เพ่ือควบคุมควำมเร็วของ
เครอื่ งจักรไอนำ้ ใหม้ ีอตั รำเร็วท่เี หมำะสม

มีกำรคิดค้นและพัฒนำระบบควบคุมอย่ำงต่อเน่ือง เพื่อเพิ่ม
ควำมสำมำรถในกำรควบคุมอุปกรณ์ต่ำง ๆ มำกมำย และนำมำสร้ำงเป็นแขนกล
เพ่ือใช้ในงำนอุตสำหกรรมรถยนต์เป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1940 – 1950
หุ่นยนต์ชื่อ Alsie the Tortoise ได้ถือกำเนิดข้ึนโดยนำย เกร์ เวลเตอร์
(Grey Walter) ประดิษฐ์ หุ่นยนต์ท่ีสร้ำงขึ้นจำกมอเตอร์ไฟฟ้ำนำมำประกอบกัน
และเคล่อื นท่ดี ้วย ล้อ 3 ลอ้ ตอ่ มำหนุ่ ยนตช์ ือ่ Shakey ดังรปู ที่ 3 ได้ถูกสร้ำงขึ้น
ให้สำมำรถเคลื่อนท่ีด้วยล้อ เช่นเดียวกันกับ Alsie the Tortoise และติดต้ัง
ตัวตรวจจับสัญญำณ (เซ็นเซอร์) เพ่ือบอกสัญญำณกำรเคล่ือนท่ีไป - มำ และ
รูปท่ี 4 หุ่นยนต์ช่ือ General Electic Walking Truck ที่สำมำรถเคล่ือนท่ี
ดว้ ยขำ 4 ขำ ดว้ ยควำมเรว็ 4 ไมลต์ อ่ ชั่วโมง โดยกำรใชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอร์
ในกำรควบคุมกำรเคลือ่ นไหวของขำ

General Electic Walking Truck

10

1.2 ประโยชน์และความสามารถของหนุ่ ยนต์

หนุ่ ยนต์ท่อี อกแบบและสร้ำงขึ้นถกู นำมำใชป้ ระโยชนใ์ นกำรดำเนนิ ชีวติ ของมนุษย์ เช่น
1.2.1 ด้านอุตสาหกรรม หุ่นยนต์เร่ิมมีบทบำททำงด้ำนเทคโนโลยีอุตสำหกรรมในขณะที่

งำนด้ำนอุตสำหกรรม มีควำมต้องกำรด้ำนแรงงำนเป็นอย่ำงมำก กำรจ้ำงแรงงำนจำนวนมำกเพื่อใช้ในงำน
อุตสำหกรรม ทำให้ต้นทุนกำรผลิตของแต่ละโรงงำนอุตสำหกรรม เพิ่มจำนวนสูงข้ึน และงำนอุตสำหกรรมบำง
งำนไม่สำมำรถที่จะใช้แรงงำนเข้ำไปทำได้ ซึ่งบำงงำนน้ันอันตรำยและมีควำมเสี่ยงเป็นอย่ำงมำก หรือเป็นงำน
ที่ต้องกำรควำมรวดเร็วและแม่นยำในกำรผลิต รวมทั้งเป็นกำรประหยัดระยะเวลำ ทำให้หุ่นยนต์กลำยเป็น
ทำงออกของงำนดำ้ นอตุ สำหกรรม

ตวั อย่ำงหุ่นยนต์ท่ีใชใ้ นด้ำนอุตสำหกรรม
1.2.2 ด้านวิทยาศาสตร์ หุ่นยนต์สำมำรถทำกำรสำรวจงำนวิจัยทำงวิทยำศำสตร์ร่วมกับ
มนุษย์ เช่น กำรสำรวจท้องทะเลหรือมหำสมุทรท่ีมีควำมลึก หรือกำรสำรวจบริเวณปำกปล่องภูเขำไฟ
เพื่อเก็บบันทึกข้อมูลกำรเปลี่ยนแปลงต่ำง ๆ ซ่ึงเป็นงำนเส่ียงอันตรำยท่ีเกินขอบเขตควำมสำมำรถของมนุษย์
ที่ไม่สำมำรถปฏิบัติงำนสำรวจเช่นน้ีได้ ทำให้ปัจจุบันมีกำรพัฒนำหุ่นยนต์เพ่ือใช้ในงำนวิจัยและสำรวจ
เพื่อให้หุ่นยนต์สำมำรถทนต่อสภำพแวดล้อมและสำมำรถควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกลด้วยระบบไร้สำยสัญญำณ
โดยมีกำรติดต้ังอุปกรณ์ต่ำง ๆ ท่ีตัวหุ่นยนต์ เพ่ือใช้เฝ้ำติดตำม สังเกต บันทึกและเก็บข้อมูลกำรเปล่ียนแปลงต่ำง ๆ
เกดิ ขึน้ แทนมนุษย์

11

ตัวอยำ่ งหนุ่ ยนต์ทใี่ ชง้ ำนด้ำนวิทยำศำสตร์
1.2.3 ด้านการแพทย์ ในวงกำรกำรแพทย์เร่ิมนำเอำหุ่นยนต์แขนกลเข้ำมำมีส่วนร่วม
ในกำรช่วยทำกำรผ่ำตัดคนไข้ เนื่องจำกหุ่นยนต์สำมำรถทำงำนด้วยควำมละเอียดสูง เข้ำถึงอวัยวะส่วนสำคัญ
ได้มำกกว่ำมือมนุษย์ หลังผ่ำตัดบำดแผลมีขนำดเล็ก ดูแลรักษำแผลหลังผ่ำตัดได้ง่ำย ระยะเวลำฟื้นฟูร่ำงกำย
ใช้เวลำส้ัน เช่น กำรนำเอำหุ่นยนต์มำใช้งำนด้ำนกำรผ่ำตัดสมอง ผ่ำตัดนิ่วในถุงน้ำดี ผ่ำตัดตำ ผ่ำตัดทรวงอก
ซ่ึงมีควำมจำเป็นอย่ำงมำกที่ต้องกำรควำมละเอียดในกำรผ่ำตัด หุ่นยนต์แขนกลจึงกลำยเป็นส่วนหนึ่งของกำร
ผำ่ ตัดในด้ำนกำรแพทย์ กำรทำงำนของห่นุ ยนต์แขนกลในกำรผ่ำตัด จะเปน็ ลกั ษณะกำรทำงำนของกำรควบคุม
กำรผ่ำตัดโดยผ่ำนทำงแพทย์ผู้ทำกำรผ่ำตัดอีกที ซ่ึงกำรผ่ำตัดโดยมีหุ่นยนต์แขนกลเข้ำมำมีส่วนร่วมนั้นจะเน้น
เรื่องควำมปลอดภัยเป็นอย่ำงสูง รวมท้ังควำมสำมำรถในกำรเคล่ือนที่ของหุ่นยนต์ รวมถึงงำนเภสัชกรรมที่มี
บำงโรงพยำบำลนำหุ่นยนต์มำใชใ้ นกำรจ่ำยยำ

ตวั อย่ำงหนุ่ ยนตท์ ใี่ ชง้ ำนด้ำนกำรแพทย์

12
1.2.4 ด้านทางทหาร ปัจจุบันหุ่นยนต์ถูกสร้ำงข้ึน ให้ทำงำนตรงตำมภำระกิจและควำมต้องกำร
ของผู้ใช้งำนทำงทหำร เพื่อให้สำมำรถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง เช่น ในศึกสงครำม หรือกำรรักษำควำมสงบ
กำรอำรักขำบุคคลสำคัญ อำทิ หุ่นยนต์ช่วยเหลือ ผู้บำดเจ็บจำกสนำมรบ หุ่นยนต์ตรวจจับและเก็บกู้วัตถุระเบิด
หุ่นยนตต์ รวจจับยำเสพติด หนุ่ ยนตท์ ำลำยวัตถุอำนุภำพร้ำยแรงดว้ ยกำรควบคุมระยะไกล หนุ่ ยนตส์ อดแนมหำข่ำว
โดยติดตัง้ อุปกรณก์ ลอ้ งถำ่ ยภำพ วงจรรบั - สง่ ภำพ ตัวเซนเซอร์สญั ญำณต่ำง ๆ ไว้ท่ตี ัวหนุ่ ยนต์

ตัวอย่ำงหุ่นยนต์ท่ใี ชใ้ นดำ้ นกำรทหำร
1.2.5 ด้านการบันเทิง มีหลำยบริษัทที่พัฒนำหุ่นยนต์เพ่ือทำหน้ำที่ให้ควำมบันเทิงแก่
ผู้คนท่ัวไป หุ่นยนต์อำจถูกควบคุมด้วยรีโมท หรือกำรเขียนโปรแกรมเพ่ือให้หุ่นยนต์สำมำรถทำงำน หรือแสดง
ท่วงท่ำเองได้อย่ำงที่ต้องกำร เช่น หุ่นยนต์สุนัข หุ่นยนต์เล่นดนตรี หุ่นยนต์ในภำพยนตร์ หุ่นยนต์เต้นรำ และ
หนุ่ ยนตเ์ ล่นกฬี ำ

ตวั อยำ่ งหุน่ ยนตท์ ใ่ี ชใ้ นด้ำนกำรบนั เทิง

1.3 ประเภทของหนุ่ ยนต์ 13

หุน่ ยนตท์ พ่ี บเห็นโดยท่วั ไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภทได้แก่ แขนกลห่นุ ยนต์
หุน่ ยนต์ BigDog
1.3.1 หุ่นยนต์ ทำงำนโดยติดต้ังอยู่กับท่ี (Fix Robot)
เปน็ หุ่นยนต์ทีช่ น้ิ ส่วนเคล่ือนไป - มำ แต่ไม่สำมำรถเคล่ือนท่ีได้ ห่นุ ยนตป์ ระเภทนี้
ได้แก่ แขนกลหุ่นยนต์ใช้งำนด้ำนอุตสำหกรรมต่ำง ๆ เช่น อุตสำหกรรมผลิต
ช้ินส่วนรถยนต์ อุตสำหกรรมประกอบรถยนต์ อุตสำหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
หุ่นยนต์ยกของ หุ่นยนต์ประเภทน้ีมีลักษณะโครงสร้ำง ใหญ่โต เทอะทะ
มีน้ำหนักมำกใช้แหล่งจ่ำยพลังงำน ภำยนอกมีกำรกำหนดขอบเขตกำรเคลื่อน
ไป - มำของหนุ่ ยนต์อย่ำงแนน่ อนทำให้ห่นุ ยนตส์ ำมำรถเคลือ่ นไปมำได้ เฉพำะท่ี
กำหนดเอำไวเ้ ทำ่ น้นั แหล่งจำ่ ยพลังอย่ภู ำยนอก

1.3.2 หนุ่ ยนต์ที่ทำงำนโดยมีกำรเคลือ่ นไป - มำ และเคล่ือนย้ำย
ท่ีได้ (Mobile Robot) เป็นหุ่นยนต์ที่สำมำรถเคลื่อนที่โครงร่ำงและเคลื่อนช้ินส่วน
ของโครงรำ่ งไป - มำได้ บำงครั้งยังหมำยถึงหุ่นยนต์ทส่ี ำมำรถเคลื่อนยำ้ ยตัวเอง
จำกตำแหน่งหนึง่ ไปยังอีกตำแหนง่ หนง่ึ หรือมกี ำรเคล่ือนท่ีไปมำในบริเวณ หรือ
สถำนที่ต่ำง ๆ เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้สำรวจดวงจันทร์ขององค์กำรนำซ่ำ หุ่นยนต์
สำรวจใต้พิภพหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในกำรขนถ่ำยสินค้ำ ซึ่งหุ่นยนต์ที่สำมำรถ
เคลื่อนไหวได้นี้ ถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้ำงให้มีขนำดเล็กกะทัดรัด
แข็งแรง มีระบบควบคุมกำรเคล่ือนท่ีไป - มำ รวมท้ังมีแหล่งจ่ำยพลังสำรอง
ภำยในโครงรำ่ งของตนเอง

Robot Fish

1.4 สว่ นประกอบของหุ่นยนต์

1) ระบบทำงกล (Mechanical System) ในส่วนน้ีจะเป็นส่วนของระบบทำงกลทั้งหมดของ
หุ่นยนต์ เช่น ล้อ ระบบขับเคลื่อน แขนกล มือกล หรือแม้แต่ข้อพับ ข้อเหวี่ยงต่ำง ๆ หรืออำจจะเรียกว่ำ
โครงสร้ำง หรือเฟรม ของหุ่นยนต์ หำกจะเปรียบกับคนแล้ว ก็อำจจะเปรียบเทียบได้กับโครงกระดูก หรือ
รำ่ งกำยภำยนอก เช่น แขน ขำ ลำตวั เป็นต้น บุคลำกรท่ีจะรับผิดชอบในส่วนน้ี ควรเป็นผู้ที่มีควำมรู้ ควำมสำมำรถ
ทำงด้ำนฟิสิกส์ เช่น เวคเตอร์ แรง โมเมนตัม และควรมีควำมรู้ในเร่ืองระบบกลไกต่ำง ๆ รู้จักกำรใช้และกำรเลือก
วัสดุ อปุ กรณท์ ำงกลตำ่ ง ๆ เปน็ อย่ำงดี มคี วำมสำมำรถ ออกแบบระบบทำงกลได้ เช่น ระบบสง่ ถ่ำยกำลงั และ
ระบบท่ีมีกำรเคลื่อนที่ทำงกำยภำพได้ นอกจำกน้ียังต้องสำมำรถใช้งำนเครื่องมือต่ำง ๆ ได้เป็นอย่ำงดี เช่น
เครอื่ งตัด เครื่องเจำะ เคร่ืองกลงึ เปน็ ตน้

14

ระบบทำงกลของหุ่นยนต์
ทีม่ ำ : https://robots.ieee.org/robots/guardiangt
2) ระบบอิเล็กทรอนิกส์และวงจรไฟฟ้ำ (Electrical System) สำหรับส่วนน้ี จะเป็นส่วนของ
ระบบวงจรไฟฟ้ำ ท้ังหมดของหุ่นยนต์ ซึ่งในหุ่นยนต์แต่ละตัวน้ัน จะประกอบไปด้วยวงจรต่ำง ๆ หลำยวงจร
ทำงำนร่วมกันอยู่ เช่น Controller circuit, Sensor circuit, Driver circuit, Interfacing circuit และวงจรอ่ืน ๆ
แล้วแต่ควำมจำเป็น สำหรับหุ่นยนต์ตัวนั้น ๆ นอกจำกนี้ยังรวมไปถึง แหล่งจ่ำยพลังงำน และส่วนควบคุม
บุคลำกรที่จะรับผิดชอบในส่วนนี้ ควรเป็นผู้ท่ีมีควำมรู้ ควำมสำมำรถเก่ียวกับวงจรไฟฟ้ำ – อิเล็กทรอนิกส์
ท้ังทำงด้ำนอนำล็อกหรือดิจิตอล จะต้องมีควำมรู้เก่ียวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่ำง ๆ และจะต้องสำมำรถ
วิเครำะห์ และออกแบบวงจรต่ำง ๆ ได้ ไม่ว่ำจะเป็นวงจรคอนโทรลเลอร์ วงจรเซ็นเซอร์ วงจรขับกำลังสูง
นอกจำกนี้ยังต้องสำมำรถใช้งำนเครื่องมือต่ำง ๆ ได้เป็นอย่ำงดี เช่น มิเตอร์ ออสซิลโลสโคป ลอจิกโพร๊ป
ลอจิกอนำไลเซอร์ เป็นต้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์และวงจรไฟฟ้ำทั้งหมดของหุ่นยนต์ เช่น สำยไฟ บอร์ดวงจรต่ำง ๆ
เซนเซอร์ที่ใช้ในกำรรับรู้ รวมไปถึงแหล่งจ่ำยไฟ ซึ่งถ้ำให้เปรียบเทียบกับคนเรำนั้นก็คือ ประสำทสัมผัส
เสน้ ประสำท และ อวยั วะภำยใน

ระบบอเิ ล็กทรอนิกส์และวงจรไฟฟ้ำ
ทีม่ ำ : https://www.researchgate.net/figure/aControl-system-architecture-of-the-robot-

bElectrical-system-of-the-robot_fig5_268455602

15
3) ระบบควบคุม (Control System) ส่วนนี้ ก็จะเป็นส่วนของโปรแกรมควบคุมกำรปฏิบัติงำน
ถึงแม้ว่ำหุ่นยนต์จะได้รับกำรออกแบบสร้ำงมำอย่ำงดีเพียงไรก็ตำม แต่จะยังคงทำงำนตำมท่ีเรำต้องกำร
ไมไ่ ด้แน่ ๆ หำกยังไมไ่ ด้มีกำรใสร่ ะบบควบคุมที่ถกู ต้อง และเหมำะสมให้กับมัน หำกจะเปรียบไป สว่ นนกี้ น็ ่ำจะ
เปรียบเทียบได้กับสติปัญญำของมนุษย์น่ันเอง บุคลำกรที่จะรับผิดชอบในส่วนนี้ ควรเป็นผู้ที่มีควำมรู้
ควำมสำมำรถทำงด้ำนคณิตศำสตร์ และคอมพิวเตอร์ จะต้องเป็นผู้ที่มีควำมคิดอย่ำงเป็นระบบ สำมำรถ
แตกปัญหำออกเป็นกระบวนกำร และควรมีควำมสำมำรถในกำรโปรแกรม ภำษำระดับต่ำ เช่น แอสแซมบลี
ได้เปน็ อยำ่ งดี รวมถึงภำษำระดับกลำง และสูง อย่ำงภำษำซี และภำษำเบสกิ ได้ จะตอ้ งมีควำมชำนำญในกำรใช้
งำนคอมพวิ เตอร์ และมีควำมเข้ำใจถงึ พืน้ ฐำนกำรตดิ ต่อส่ือสำรระหวำ่ งอปุ กรณ์ไฟฟ้ำเบอ้ื งต้นได้

ระบบควบคุม (Control System)
ทม่ี ำ : https://www.dbresearch.com/servlet/reweb2.ReWEB?rwsite=RPS_EN-
PROD&rwobj=ReDisplay.Start.class&document=PROD0000000000447454

1.5 ข้นั ตอนการทางานของหุน่ ยนต์

จำกภำพข้ำงบนจะเป็นภำพเปรียบเทียบโครงสร้ำงระบบกำรทำงำนโดยระบบ CPU จะมีกำรรับ
ข้อมูลจำก Input Unit เข้ำมำ ส่งมำประมวลผลท่ี CPU และเม่ือประมวลผลเสร็จก็จะส่งข้อมูลออกมำเป็น
Output Unit ซึ่งคล้ำยกับกำรทำงำนของร่ำงกำยมนุษย์ตรงที่มนุษย์จะมรี ะบบรบั รู้ รปู รส กล่นิ เสยี ง มรี ะบบ
สมองเปน็ ตัวประมวลผล ทำให้เรำรูไ้ ด้ว่ำภำพทเ่ี ห็น รสชำติท่ีไดร้ ับ กลิ่นทไ่ี ด้ เสียงที่ไดย้ ินเปน็ ลักษณะแบบใด

16

แบบทดสอบ

1. ข้อใดคือควำมหมำยของหุ่นยนต์
ก. เครอื่ งจกั รทใ่ี ช้งำนแทนมนุษยท์ ่อี อกแบบใหส้ ำมำรถต้ังลำดับกำรทำงำนได้
ข. เคร่อื งจักรกลท่ีสำมำรถ รบั รู้ คดิ และกระทำได้โดยอตั โนมตั ิ
ค. เครอื่ งจกั รกลทุกชนดิ ที่สำมำรถปฏบิ ัติงำนแทนมนษุ ย์ได้ทกุ ประเภท ทง้ั ทำงตรงและทำงอ้อม
ง. ถกู ทกุ ขอ้

2. ข้อใดไม่ใชก่ ฎ 3 ข้อของหุ่นยนต์
ก. หุ่นยนต์หำ้ มทำรำ้ ยมนุษย์ หรือกระทำกำรใดใหม้ นุษยต์ กอยู่ในอันตรำย
ข. ห่นุ ยนตต์ อ้ งเชอื่ ฟงั มนุษย์ แต่ต้องไม่ขดั แยง้ กับกฎข้อที่ 1
ค. ห่นุ ยนต์ตอ้ งป้องกนั ตัวเอง แต่ต้องไม่ขดั แยง้ กบั กฎข้อที่ 1 หรอื ข้อที่ 2
ง. หุน่ ยนต์มีอสิ ระในควำมคิด แต่ต้องไม่ขดั แยง้ กับกฎข้อท่ี 1 หรอื ข้อท่ี 2

3. ข้อใดไมใ่ ชร่ ะบบกำรทำงำนของหุ่นยนต์
ก. Perception
ข. Recognition
ค. Actuation
ง. Controller

4. คำวำ่ หุ่นยนตม์ ีทีม่ ำจำกคำใด
ก. Fixed Robot
ข. Runaround
ค. Robota
ง. Robot

5. มำตรฐำนของสมำคมหุ่นยนต์อตุ สำหกรรมแห่งญ่ปี ุ่น คือ
ก. JAIR
ข. JRAI
ค. JIRA
ง. JIAR

17

เครื่องมือและวสั ดุทีใ่ ชส้ รา้ งหุ่นยนต์เบ้ืองต้น

1. สาระสาคัญ

อุปกรณ์ต่ำง ๆ ที่ทำหน้ำที่ควบคุมปริมำณกระแสไฟฟ้ำในวงจร มีกำรนำไปใช้ในงำนด้ำนอิเล็กทรอนิกส์
อปุ กรณ์เหล่ำน้ีจะถูกเรียกรวม ๆ ว่ำ อุปกรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์ กำรศึกษำคุณสมบตั ิและหน้ำที่ของอุปกรณ์เหล่ำน้ี
จะถือว่ำมีควำมสำคัญอย่ำงมำก และรวมถึงกำรถือหลักควำมปลอดภัยในกำรใช้เคร่ืองมือทำงกลในกำรสร้ำง
หุ่นยนตเ์ ปน็ ตน้

2. สมรรถนะประจาหน่วย

2.1 สมรรถนะหลกั

มีควำมรู้ และควำมเข้ำใจในกำรบอกชือ่ และประโยชน์ หลกั ควำมปลอดภัยในกำรใช้เครื่องมอื
และวสั ดุทใี่ ชส้ รำ้ งหุ่นยนต์

2.2 สมรรถนะย่อย

 ดา้ นความรู้
- บอกช่ือและประโยชน์ของเคร่ืองมือ วสั ดุที่ใชส้ รำ้ งหุ่นยนต์ได้
- บอกควำมปลอดภัยของกำรใชเ้ คร่อื งมือ วสั ดทุ ่ีใชส้ ร้ำงห่นุ ยนต์ได้

 ด้านทกั ษะ
- ทกั ษะในกำรใช้และเก็บรกั ษำ เคร่ืองมือทำงกล
- ทักษะในกำรใช้และเกบ็ รักษำ เครือ่ งมือทำงอเิ ล็กทรอนิกส์
- ทกั ษะในกำรจดั เตรียมสถำนท่ีปฏิบตั กิ ำรสรำ้ งหนุ่ ยนต์ และกำรใชเ้ ครือ่ งมืออย่ำงปลอดภัย

 ดา้ นเจตคติ
- เตรียมควำมพร้อมด้ำนวัสดุอุปกรณ์สอดคล้องกับงำนได้อย่ำงถูกต้องและใช้วัสดุอุปกรณ์

อยำ่ งคมุ้ คำ่ ประหยัด (ควำมรบั ผดิ ชอบ ควำมประหยดั ควำมขยนั ควำมอดทน แบง่ ปนั ปลอดภัย)
- ปฏิบตั ิงำนได้อยำ่ งถูกต้องและสำเรจ็ ภำยในเวลำท่กี ำหนดอย่ำงมเี หตุและผล

18

3. เนอ้ื หาสาระ

3.1 หลกั ควำมปลอดภัย
3.2 ชอื่ และประโยชนข์ องเคร่ืองมือชนดิ ต่ำง ๆ ที่เกี่ยวกบั กำรสร้ำงหุ่นยนต์
3.3 อุปกรณ์พนื้ ฐำนในกำรสร้ำงหุ่นยนต์

____________________________________________________________

4. กจิ กรรมการเรยี นรู้

4.1 การนาเขา้ สูบ่ ทเรียน

4.1.1 ผู้สอนต้ังคำถำมว่ำ ถ้ำจะสร้ำงหุ่นยนต์ จะต้องใช้เคร่ืองมือและวัสดุอะไรบ้ำง พร้อมอธิบำย
หลักกำรใช้งำน

4.1.2 ผู้สอนแจ้งจดุ ประสงคก์ ำรเรียนของหนว่ ยท่ี 2 และกำรวดั ประเมินผล
4.1.3 ผูส้ อนใหน้ กั เรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน หนว่ ยท่ี 2

4.2 การเรยี นรู้

4.2.1 ผ้สู อนใหน้ กั เรียนดูวดิ ีโอเก่ียวกบั กำรสรำ้ งหนุ่ ยนต์
4.2.2 ผู้สอนให้ผู้เรียนเข้ำไปเรียนรู้ผ่ำนระบบออนไลน์ หน่วยท่ี 2 เร่ือง เคร่ืองมือและวัสดุท่ีใช้
สรำ้ งหนุ่ ยนต์เบ้ืองต้น และทำแบบฝกึ หัดในระบบออนไลน์
4.2.3 ผู้สอนเปิดโอกำสใหผ้ ู้เรียนถำมปญั หำ และขอ้ สงสัยจำกเนอื้ หำ ผ่ำนระบบเวบ็ บอร์ดของระบบ

4.3 การสรปุ

4.3.1 ผสู้ อนและผเู้ รยี นร่วมกนั สรปุ เนอ้ื หำท่ีไดเ้ รยี นใหม้ ีควำมเขำ้ ใจในทศิ ทำงเดยี วกัน
4.3.2 ผสู้ อนให้นกั เรียนทำแบบทดสอบหลังเรยี น หนว่ ยท่ี 2
4.3.3 ผ้สู อนเฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยท่ี 2

หมำยเหตุ : ผสู้ อน หมำยถงึ ครูทไี่ ด้รับมอบหมำยใหเ้ ป็นผู้สร้ำงเนอ้ื หำในหน่วยนน้ั ๆ สอนแบบระบบวดิ ีโอ

5. ส่ือการเรยี นร้/ู แหลง่ เรียนรู้

5.1 ระบบกำรจดั กำรเรียนรูเ้ พื่อเพ่ิมสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดบั มธั ยมศึกษำตอนต้น
สังกัดสำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขนั้ พน้ื ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=2

19

5.2 สอื่ และนวตั กรรมและเอกสำรเผยแพร่ ของสำนกั พฒั นำนวัตกรรมกำรจัดกำรศึกษำ
http://www.innoobec.com/?page_id=172396

 รำยงำนกำรวิจัย กำรพฒั นำเด็กไทยดำ้ นเทคโนโลยหี นุ่ ยนต์

 แนวกำรจดั กำรเรยี นรู้รำยวชิ ำเพ่ิมเติม “ห่นุ ยนต์บงั คับมือ”

6. เอกสารประกอบการจัดการเรยี นรู้

6.1 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย https://bit.ly/2KVtsbN

7. การวัดและประเมนิ ผล

7.1 กอ่ นเรยี น แบบประเมนิ ผลก่อนเรียนรู้
7.2 ขณะเรียน แบบฝกึ หดั ใบงำน ผ่ำนเกณฑ์ 60% ข้ึนไป
7.3 หลังเรียน แบบประเมนิ ผลหลังกำรเรียนรู้ ผำ่ นเกณฑ์ 60% ขึน้ ไป

20

สาหรบั ครูผูส้ อน : Teacher Resource

ภาพรวม

ให้แบ่งนักเรียนออกเปน็ กลุ่ม ๆ ละ 3 - 5 คน แลว้ ให้แตล่ ะกลุ่ม ศึกษำเรื่อง เครือ่ งมือท่ีใชใ้ นกำรสร้ำง
หุ่นยนต์เบ้ืองต้น และสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับ เคร่ืองมือที่ใช้ในกำรสร้ำงหุ่นยนต์ชนิดต่ำง ๆ หลักควำมปลอดภัย
ในกำรใช้เคร่ืองมือ วิธีกำรเลือกวัสดุ - อุปกรณ์ในกำรสร้ำงหุ่นยนต์ และร่วมกันอภิปรำยและนำเสนอผลกำรศึกษำ
ตำมใบงำนที่ 2 ผำ่ นคลิปวดิ โี อแล้วสง่ ผ่ำนระบบ http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=3

แหลง่ เรียนรแู้ ละอุปกรณ์

 ระบบกำรจดั กำรเรียนรู้เพื่อเพมิ่ สมรรถนะทำงเทคโนโลยหี นุ่ ยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำตอนต้น
สงั กดั สำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขั้นพนื้ ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=3

 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย https://bit.ly/2KVtsbN

ระยะเวลา 2 ชวั่ โมง

21

2. เครอ่ื งมือและวัสดทุ ใ่ี ชส้ ร้างหนุ่ ยนต์

2.1 หลักความปลอดภยั

หลักความปลอดภยั ในการใช้เครอ่ื งมอื ทางกลชนิดต่าง ๆ

ทม่ี ำ : https://www.freepik.com

กำรทำงำนด้วยควำมปลอดภัย เป็นส่ิงจำเป็นที่ต้องเรียนรู้ โดยเฉพำะอย่ำงยิ่งกำรทำงำน
ที่ต้องใช้เครื่องมือทำงกล และอุปกรณ์ต่ำง ๆ ก่อนที่ผู้ปฏิบัติงำนจะเข้ำทำงำน ควรท่ีจะต้องเรียนรู้เก่ียวกับ
ควำมปลอดภัยในกำรใช้เครื่องมือก่อน ซ่ึงถือเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกสำหรับผู้ปฏิบัติงำน เพื่อจะได้ใช้งำน
เคร่ืองมือนั้น ๆ ได้อย่ำงถูกต้องและปลอดภัย กำรปลูกฝังวิธีกำรทำงำนด้วยควำมปลอดภัยในกำรใช้เครื่องมือ
จึงจะทำให้กำรทำงำนมีประสิทธิภำพเพิ่มขึ้นด้วย เครื่องมือทำงกลมีหลำยแบบ หลำยชนิด ซ่ึงแต่ละชนิด
มีควำมแตกต่ำงกนั ทั้งกำรใช้งำนและวิธีกำรใช้งำน ผู้ปฏิบัติงำนจึงต้องเรียนรูฝ้ ึกให้เกิดควำมเคยชนิ จนติดเป็นนิสัย
พรอ้ มทงั้ ตระหนักถึงอันตรำยท่ีอำจเกดิ ขนึ้ กับตนเองหรือผูป้ ฏบิ ตั ิงำนใกลเ้ คียง ซึง่ มีหลกั ปฏบิ ัติดงั น้ี

1. แต่งกำยให้รดั กุมเหมำะสมกบั กำรปฏบิ ตั ิงำน
2. ห้ำมสวมใส่เคร่ืองประดบั ตกแตง่ รำ่ งกำยในขณะปฏบิ ัติงำน
3. ใช้อุปกรณ์ควำมปลอดภยั ในกำรปฏบิ ตั งิ ำนทุกครง้ั
4. ใช้เคร่ืองมือเคร่ืองจักรให้เหมำะสมกับลกั ษณะงำน
5. ทำควำมสะอำดเครื่องมือ หรือเคร่ืองจักรก่อนและหลงั กำรปฏบิ ัติงำนทกุ คร้ัง
6. หำ้ มเล่นหยอกล้อในขณะปฏิบัตงิ ำน
7. ห้ำมใช้เคร่ืองมือหรือเคร่ืองจักรก่อนได้รับอนุญำต
8. ปฏบิ ัติงำนตำมเวลำทกี่ ำหนดโดยเครง่ ครดั
9. ห้ำมซอ่ มดัดแปลง แก้ไข เคร่ืองมือ เคร่ืองจักรก่อนได้รับอนุญำต
10. เมื่อเกิดอุบตั ิเหตุใหแ้ จง้ ผู้ควบคุมกำรปฏิบัตงิ ำนทรำบทันที

22

การกระทาทไี่ มป่ ลอดภัยของผู้ปฏิบตั ิงาน มรี ายละเอียดดังนี้

ทีม่ ำ : https://www.freepik.com/

1. ใช้เคร่ืองมือทำงกลไม่ถูกกับงำน เช่น ใช้ประแจแทนค้อน ใช้ไขควงหรือตะไบแทนเหล็กงัด
2. ใช้เคร่ืองมือทำงกลที่ไม่ปลอดภัย เช่น ไม่มีอุปกรณ์ป้องกันอันตรำย ไม่มีสำยดิน
3. ใช้เคร่ืองมือทำงกลหรือเคร่ืองจักรท่ชี ำรุด เช่น ไขควง หรอื ตะไบไม่มีด้ำม ค้อนหรอื ตะไบ
ด้ำมแตกรำ้ ว สว่ำนหรือเคร่ืองเจียระไนแบบมอื ถือฉนวนทหี่ ุม้ ภำยในชำรดุ
4. มีอุปกรณ์ป้องกันอันตรำยส่วนบุคคล ให้ใช้แต่ไม่ยอมสวมใส่ขณะปฏิบัติงำนกับเคร่ืองมือ
หรือเคร่ืองมอื กลท่ีมเี ศษวสั ดกุ ระเดน็ แสงจำ้ เสยี งดัง หรือฝุ่นมำก
5. สวมใสส่ ่ิงอน่ื แทนอปุ กรณป์ ้องกันอันตรำยส่วนบุคคล เช่น ใช้แว่นตำกรองแสงธรรมดำกับ
กระดำษแข็งแทนหนำ้ กำกเชอ่ื ม
6. ปฏิบัติงำนขณะที่ร่ำงกำยไม่พร้อม เช่น ป่วย ง่วงนอน อ่อนเพลีย และเมำ เป็นต้น
7. ใช้ควำมเรว็ ในกำรปฏิบัติงำนมำกเกนิ ไป เช่น เลื่อยเร็วเกินไป ใชค้ อ้ นตอกเร็วไป ใช้สว่ำน
หรือเครื่องกลึงทร่ี อบสงู เกนิ ไป
8. ปฏิบตั ิงำนในลกั ษณะทเี่ ส่ียงต่อกำรเกิดอุบัตเิ หตุ เช่น มอื ถือเครื่องมือขณะเป็นบันไดหรือ
ข้ึนทสี่ ูง
9. หยอกลอ้ เล่นกนั ขณะปฏบิ ัตงิ ำน เชน่ ใชป้ ระแจหรอื ไขควงกระทุ้งหรอื กระแทกกนั
10. ไม่ตรวจสอบและบำรุงรักษำเครื่องมือหรือเครื่องมือกลก่อนใชง้ ำนหรอื หลังใช้งำน
11. วำงเครอื่ งมือทำงกลชนิดเคล่ือนย้ำยได้ไวบ้ ริเวณที่ไม่ปลอดภยั เช่น ทำงเดนิ ขอบ
หน้ำตำ่ ง และบรเิ วณที่มีน้ำขัง เป็นต้น

23

2.2 เครอ่ื งมอื ประเภทต่าง ๆ ที่เก่ียวกับการสรา้ งหุ่นยนต์

ที่มำ : https://www.freepik.com/
2.2.1 เครือ่ งมอื ประเภทวดั

บรรทัดเหลก็ ฉำกเหลก็
เวอร์เนียคำลิเปอร์
ตลบั เมตร
2.2.2 เครอ่ื งมือประเภทตัด เลือ่ ยหำงหนู

เลอ่ื ยลันตำ

24

เลือ่ ยรอ เลือ่ ยตัดเหลก็ หรอื เล่ือยมือ

เลื่อยฉลุไฟฟ้ำ

2.2.3 เคร่อื งมือประเภทตอก

คอ้ นหงอน ค้อนหวั กลม

คอ้ นหัวเหล่ยี ม

25

2.2.3 เคร่ืองมอื ประเภทเจาะ

สวำ่ นไฟฟำ้ สวำ่ นแทน่ หรอิ สว่ำนต้งั พ้ืน
2.2.4 ไขควง

ไขควงปำกแบน ไขควงปำกแฉก
2.2.5 คีม

คมี ปำกจระเข้ คีมปำกจิ้งจก

คมี ตัดปำกเฉยี ง คีมปอกและยำ้ หัวต่อ

26

2.2.6 อื่น ๆ

ชุดประแจหกเหลย่ี ม ประแจปำกตำย
สำย ตะไบ

คัดเตอร์

กระดำษทรำย เคร่ืองเจยี ร์

หวั แรง้ ไฟฟ้ำ ปนื กำว

27

กล่องเครื่องมอื แผ่นรองตัด
2.2.7 วสั ดุ - อุปกรณ์

ไม้อัด ไม้ไผ่

ฟวิ เจอร์บอร์ด แผน่ อะครลิ ิค

กระดำษแข็ง สกรู

28

น๊อต แหวนรองนอ๊ ต

กำวเคมี กำวยำง

โลหะรูปตวั แอล แผ่นเพลทสำเร็จรูป

สวิตชก์ ำ้ น 3 ทำง สวิตช์กำ้ น 2 ทำง
1 ลมิ ิตสวติ ซ์

สวติ ช์กดติดปลอ่ ยดบั

29

2.3 อปุ กรณ์พืน้ ฐานในการสร้างหนุ่ ยนต์

หุ่นยนต์โดยทั่วไปจะมีลักษณะ 3 ประกำร ได้แก่ รับรู้ได้ (Perception) หมำยถึง สำมำรถ
ตรวจสอบสภำพแวดล้อมได้ กำรตีควำม (Cognition) หมำยถึง นำข้อมูลท่ีรับเข้ำมำตีควำมได้ว่ำต้องกำร
ทำอะไร และมีควำมสำมำรถในกำรเคลื่อนไหว (mobility) นอกจำกนี้หุ่นยนต์ยังแบ่งได้เป็นหลำยระดับ
ตำมควำมสำมำรถจำกต่ำไปสูง เช่น หุ่นยนต์ที่ควบคุมโดยมนุษย์ (Manual-handling Device หรือ Tele-
Robot) หุ่นยนต์ที่ถูกโปรแกรมไว้ล่วงหน้ำให้ทำงำนโดยไม่สำมำรถเปลี่ยนแผนได้ (Fixed-sequence Robot)
หุ่นยนต์ที่ถูกโปรแกรมกำรทำงำน แต่ปรับเปลี่ยนแผนงำนได้ (Variable-sequence Robot) ไปจนถึงหุ่นยนต์
ทที่ ำงำนได้ดว้ ยตวั เอง (Intelligent Robot)

หำกพิจำรณำองค์ประกอบและโครงสร้ำงของหนุ่ ยนต์ สำมำรถเขยี นเป็นบล็อกไดอะแกรมได้ดังน้ี

จำกบล็อกไดอะแกรมแต่ละส่วนจะทำงำนสัมพันธ์กัน โดยตัวตรวจรู้หรือเซ็นเซอร์จะทำหน้ำท่ี
ตรวจสอบส่วนต่ำง ๆ ที่หุ่นยนต์ต้องทำงำนร่วมกับสิ่งแวดล้อมภำยนอก โดยมีระบบควบคุมทำหน้ำที่เหมือน
สมองที่จะรับข้อมูลจำกตัวตรวจรู้ว่ำต้องกำรให้หุ่นยนต์ทำอะไร และระบบควบคุมน้ียังทำหน้ำท่ีควบคุม
กำรเคล่ือนไหวต่ำง ๆ ของหุ่นยนต์ ซึ่งเป็นส่วนแมคคำนิคท่ีสำมำรถเคลื่อนไหวได้หลำยรปู แบบ โดยกำรยึดจบั
อุปกรณ์ต่ำง ๆ ให้เคลื่อนไหวได้น้ันจะต้องใช้ส่วนของไดรเวอร์เป็นตัวขับ และกำรทำงำนทั้งหมดจะได้พลังงำน
จำกระบบจ่ำยไฟ สำหรับส่วนประกอบท้ังหมดจะประกอบอยู่ในโครงสร้ำงของหุ่นยนต์ และในส่วนของโครงสร้ำงนี้
ยังมีกำรตกแต่งให้หุ่นยนต์มองดูสวยงำมอีกด้วย ส่วนของโครงสร้ำงยังมีภำคแมคคำนิคเป็นส่วนประกอบหลัก
เพื่อทำให้หุ่นยนต์เคลอื่ นที่ เคล่ือนไหวได้ หำกเปรียบเทียบส่วนโครงสร้ำงกับมนุษย์ ก็เปรียบได้กับโครงกระดกู
และรูปร่ำงของมนุษย์นั่นเองในกำรพัฒนำหุ่นยนต์ขนำดเล็กนั้น องค์ประกอบแต่ละส่วนยังสร้ำงมำจำก
อปุ กรณต์ ำ่ ง ๆ มำกมำย โดยผูส้ รำ้ งสำมำรถเลอื กมำใช้งำนได้อยำ่ งเหมำะสม ตวั อยำ่ งของอปุ กรณต์ ำ่ ง ๆ มีดังนี้

30

สาหรับนกั เรียน :
ใบงาน เร่ือง เคร่ืองมอื และวัสดุท่ีใช้สร้างหนุ่ ยนต์เบื้องตน้

1. ให้นักเรยี นระบุช่ือเครือ่ งมือ ประเภทของเครอื่ งมอื และประโยชน์ของเครื่องมือ

2. หลกั กำรใช้เครอ่ื งมือให้ปลอดภยั มีอะไรบ้ำง

3. นกั เรยี นจะสร้ำงหุน่ ยนตอ์ ะไร
3.1 นักเรียนจะสร้ำงหุ่นยนต์ข้ึนมำเพ่ืออะไร

3.2 วสั ดุที่ใช้โครงสรำ้ งของหนุ่ ยนต์ ใช้วัสดุชนดิ ใด

3.3 ใชอ้ ะไรในกำรขบั เคลื่อนหุ่นยนต์

3.4 กำรตรวจจบั หรือเซนเซอร์ ควรมหี รอื ไม่ ใช้ชนิดใด และใชเ้ พื่อกำรตรวจจับอะไร

31

3.5 ควรเลอื กใชก้ ำรควบคมุ และประมวลผลแบบใด
3.6 ควรเลอื กใชแ้ หลง่ จำ่ ยพลงั งำนอย่ำงไร

32

แบบทดสอบ

1. จงจบั ควู่ สั ดุ - อุปกรณ์ และคณุ ลักษณะสำหรบั นำมำทำโครงร่ำงหุ่นยนต์ใหถ้ ูกต้อง

เปน็ แผน่ พลำสตกิ ทที่ ำกำรเจำะรใู หเ้ รยี บร้อยแลว้
เรำสำมำรถเลอื กใชไ้ ด้ตำมควำมต้องกำร

ใชค้ ู่กบั สกรเู พอ่ื กำรยึดให้แนน่ ขนึ้ ตำมต้องกำร

สำมำรถนำมำประกอบเป็นช้ินส่วนตำ่ ง ๆ
ของหุน่ ยนต์ เชน่ ฐำนหนุ่ ยนต์ บำงคร้งั ใช้สำหรับ
ตกแต่งหนุ่ ยนต์

33

สำหรบั ทำงำนฝีมอื ซง่ึ มจี ำหน่ำยในรำ้ นขำยวสั ดุ
เพือ่ กำรศึกษำมหี ลำยขนำด สำมำรถตดั ได้
ตำมควำมต้องกำร

นำมำเปน็ สว่ นเสริมโครงร่ำงหุ่นยนต์ใหแ้ ข็งแรงกว่ำไม้
มหี ลำยขนำดใหเ้ ลือกใชง้ ำน บำงครัง้ ทำใช้เองได้
โดยทำจำกวัสดหุ ลำยชนิด

2. จงเลือกเคร่ืองมือใหต้ รงกบั ชอื่ ของเครือ่ งมือ 34
คมี ปำกจระเข้

สว่ำนไฟฟำ้

หัวแร้งไฟฟำ้

35

เลอ่ื ยตดั เหลก็

ไขควงปำกแฉก

3. ข้อใดเปน็ กำรใช้เคร่ืองมือทำงกลทปี่ ลอดภยั
ก. ใชป้ ระแจแทนค้อน ใช้ไขควงหรอื ตะไบแทนเหล็กงัด
ข. ใช้ไขควง หรือตะไบไม่มีด้ำม
ค. ถือเครื่องมือขณะเปน็ บันไดหรือขนึ้ ทีส่ ูง
ง. ตรวจสอบและบำรุงรกั ษำเครื่องมือหรือเครื่องมือกลก่อนใชง้ ำนหรอื หลงั ใช้งำน

4. ข้อใดไม่ใช่หลกั กำรปฏิบัตงิ ำนด้วยควำมปลอดภัย
ก. ปฏบิ ัติงำนแทนเพ่ือนโดยไมไ่ ด้รับมอบหมำย
ข. แต่งกำยใหร้ ัดกมุ เหมำะสมกบั กำรปฏิบตั ิงำน
ค. ทำควำมสะอำดเครือ่ งมือ หรือเครอื่ งจกั รก่อนและหลังกำรปฏิบตั งิ ำนทุกคร้ัง
ง. เมอ่ื เกดิ อุบัตเิ หตุให้แจ้งผู้ควบคมุ กำรปฏิบัติงำนทรำบทนั ที

5. สภำพแวดล้อมในกำรทำงำนขอ้ ใดทอ่ี ำจนำไปสู่ควำมไมป่ ลอดภยั ในกำรทำงำน
ก. วำงวัสดุอุปกรณต์ ำมทำงเดินเพือ่ สะดวกในกำรใช้งำน
ข. เพ่มิ อุณหภูมิในห้องทำงำนใหส้ ูงเพอ่ื ควำมอบอนุ่
ค. ใชเ้ ครอื่ งมือทำงกลหรอื เคร่ืองจักรที่ชำรุด
ง. ถูกทกุ ขอ้

36

การออกแบบห่นุ ยนต์

1. สาระสาคญั

หุ่นยนต์ท่ีเรำเคยพบเห็นโดยท่ัวไป ทำไมต้องมีรูปร่ำงเป็นอย่ำงนั้น ทำไมถึงต้องทำงำนอย่ำงน้ัน
โดยท่ัวไปหุ่นยนต์ที่เรำพบเห็นนั้น ก็มำจำกแนวคิดของคนสร้ำงหุ่นยนต์นั่นเอง ว่ำผู้สร้ำงต้องกำรสร้ำงหุ่นยนต์
ขนึ้ เพ่ือวัตถปุ ระสงค์ใด ในบทเรยี นน้จี ะทำใหเ้ รำสำมำรถออกแบบหุ่นยนต์ท่เี ป็นแบบของนักเรียนได้

2. สมรรถนะประจาหนว่ ย

2.1 สมรรถนะหลกั

นกั เรยี นมคี วำมรู้และทักษะท่ีจำเปน็ ในกำรทำควำมเข้ำใจในรำยละเอยี ดของกำรออกแบบ
และใช้เครื่องมือวัดปริมำณทำงมิติ ในกำรวัดขนำดรูปร่ำงของหนุ่ ยนต์ (ชน้ิ งำน)

2.2 สมรรถนะย่อย

 ดา้ นความรู้
- บอกควำมหมำยของแผนแบบ สัญลักษณต์ ำ่ ง ๆ ในงำนแผนแบบได้
- บอกหลักกำรเลอื กใชเ้ ครื่องมือวดั และอุปกรณ์ต่ำง ๆ ในกำรวดั ปริมำณทำงมิตไิ ด้
- อธิบำยกลไกกำรทำงำนของหุ่นยนต์ได้ถูกต้อง
- ยกตัวอย่ำงหลกั กำรควบคมุ กำรเคลอื่ นที่ของหุ่นยนตไ์ ด้ถูกต้อง

 ดา้ นทักษะ
- ออกแบบระบบขบั เคล่อื นของหนุ่ ยนต์ได้ถูกต้อง
- เลือกกลไกกำรเคลื่อนทีข่ องหุ่นยนตไ์ ด้ถูกต้อง
- วำงแผนกำรทำงำนกำรออกแบบหนุ่ ยนต์ได้

 ด้านเจตคติ
- เตรียมควำมพร้อมด้ำนวัสดุอุปกรณ์สอดคล้องกับงำนได้อย่ำงถูกต้องและใช้วัสดุอุปกรณ์

อยำ่ งคุ้มคำ่ ประหยดั (ควำมรับผดิ ชอบ ควำมประหยัด ควำมขยัน ควำมอดทน แบง่ ปัน ปลอดภยั )
- ปฏบิ ัตงิ ำนไดอ้ ยำ่ งถกู ตอ้ งและสำเรจ็ ภำยในเวลำทกี่ ำหนดอย่ำงมเี หตุและผล

37

3. เนอื้ หาสาระ

3.1 ควำมหมำยของกำรออกแบบ
3.2 กำรออกแบบหุน่ ยนต์
3.3 กำรเคล่อื นท่ีของหนุ่ ยนต์
3.4 กำรขับเคล่ือนของหุ่นยนต์

4. กิจกรรมการเรยี นรู้

4.1 การนาเขา้ สู่บทเรียน

4.1.1 ผู้สอนตั้งคำถำมว่ำ ถ้ำจะสร้ำงหุ่นยนต์ จะมีขั้นตอนอะไรบ้ำง พร้อมอธิบำยหลักกำร
เคลื่อนที่ หรอื กำรทำงำนของหุน่ ยนต์

4.1.2 ผสู้ อนแจ้งจดุ ประสงคก์ ำรเรยี นของหนว่ ยท่ี 3 และกำรวดั ประเมินผล
4.1.3 ผู้สอนใหน้ ักเรยี นทำแบบทดสอบก่อนเรียนหนว่ ยที่ 3

4.2 การเรยี นรู้

4.2.1 ผสู้ อนให้นักเรียนดวู ดิ โี อเกี่ยวกับกำรออกแบบห่นุ ยนต์
4.2.2 ผู้สอนให้ผู้เรยี นเข้ำไปเรยี นรู้ผ่ำนระบบออนไลน์ หน่วยท่ี 3 เรือ่ ง กำรออกแบบห่นุ ยนต์
และทำแบบฝกึ หัดในระบบออนไลน์
4.2.3 ผสู้ อนเปิดโอกำสใหผ้ ูเ้ รียนถำมปัญหำ และข้อสงสัยจำกเนื้อหำ ผ่ำนระบบเวบ็ บอร์ดของระบบ

4.3 การสรปุ

4.3.1 ผู้สอนและผู้เรยี นรว่ มกนั สรปุ เน้ือหำท่ีได้เรยี นให้มีควำมเข้ำใจในทิศทำงเดียวกนั
4.3.2 ผ้สู อนให้นกั เรียนทำแบบทดสอบหลังเรยี น หน่วยท่ี 3
4.3.3 ผู้สอนเฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น หนว่ ยท่ี 3

หมำยเหตุ : ผู้สอน หมำยถึง ครูท่ีไดร้ บั มอบหมำยให้เป็นผู้สร้ำงเน้อื หำในหน่วยนั้น ๆ สอนแบบระบบวดิ ีโอ

38

5. สอ่ื การเรียนร้/ู แหลง่ เรียนรู้

5.1 ระบบกำรจัดกำรเรียนรู้เพื่อเพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำ
ตอนตน้ สงั กัดสำนกั งำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำข้ันพ้ืนฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

5.2 สอ่ื และนวตั กรรมและเอกสำรเผยแพร่ ของสำนกั พฒั นำนวตั กรรมกำรจดั กำรศึกษำ
http://www.innoobec.com/?page_id=172396

 รำยงำนกำรวิจยั กำรพฒั นำเดก็ ไทยดำ้ นเทคโนโลยีหนุ่ ยนต์
 แนวกำรจดั กำรเรียนรู้รำยวิชำเพม่ิ เติม “หุ่นยนต์บังคับมอื ”

6. เอกสารประกอบการจัดการเรยี นรู้

6.1 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย https://bit.ly/2KVtsbN

7. การวัดและประเมนิ ผล

7.1 ก่อนเรียน แบบประเมนิ ผลก่อนเรยี นรู้
7.2 ขณะเรยี น แบบฝึกหดั ใบงำน ผ่ำนเกณฑ์ 60% ข้นึ ไป
7.3 หลงั เรยี น แบบประเมินผลหลังกำรเรียนรู้ ผ่ำนเกณฑ์ 60% ขนึ้ ไป

39

สาหรับครผู ู้สอน : Teacher Resource

ภาพรวม

ให้แบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3-5 คน แล้วให้แต่ละกลุ่ม ศึกษำควำมหมำย หลักกำร ข้ันตอน
ของกำรออกแบบ กำรออกแบบหุ่นยนต์ กำรเคล่ือนท่ีของหุ่นยนต์ และกำรทำงำนของหุ่นยนต์ และร่วมกัน
อภปิ รำยและนำเสนอผลกำรศึกษำ ตำมใบงำนท่ี 3 ผำ่ นคลปิ วดิ โี อแลว้ ส่งผำ่ นระบบ
http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

แหล่งเรยี นรแู้ ละอุปกรณ์

 ระบบกำรจัดกำรเรยี นรเู้ พื่อเพ่ิมสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหนุ่ ยนตข์ องนักเรยี นระดับมัธยมศึกษำตอนตน้
สงั กัดสำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำข้ันพื้นฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย

ระยะเวลา 2 ชว่ั โมง

40

3. การออกแบบหุ่นยนต์

3.1 ความหมายของการออกแบบ

กำรออกแบบ (Design) หมำยถึง กำรถ่ำยทอดรูปแบบจำกควำมคิดออกมำเป็นผลงำนท่ีผู้อ่ืน
สำมำรถมองเห็น รับรู้ หรือสัมผัสได้ เพ่ือให้มีควำมเข้ำใจในผลงำนร่วมกัน ควำมสำคัญของกำรออกแบบ
มหี ลำยประกำร กำรออกแบบดำเนนิ กำรเพอ่ื วตั ถุประสงค์หลำยประกำร ไดแ้ ก่

1) ออกแบบเพื่อกำรวำงแผนกำรทำงำน เป็นวิธีท่ีช่วยให้กำรทำงำนเป็นไปตำมข้ันตอน
ตรวจสอบหำจุดเสยี ได้ง่ำย ประหยัดงบประมำณและเวลำ อำจถือว่ำกำรออกแบบ คือ กำรวำงแผนกำรทำงำน
อกี วิธหี นึ่ง

2) ออกแบบเพ่ือกำรนำเสนอผลงำน เป็นกำรช่วยให้ผู้เกี่ยวข้องมีควำมเข้ำใจตรงกัน
อยำ่ งชดั เจนหรอื เปน็ กำรสอ่ื สำรเพอ่ื ควำมเข้ำใจตรงกนั

3) กำรออกแบบเป็นกำรถ่ำยทอดและอธิบำยแนวควำมคิดออกมำเป็นรูปภำพ ช้ินงำน
ผลงำน ให้กับผู้ร่วมงำนทุกฝ่ำยให้เข้ำใจงำนตรงกันโดยเฉพำะอย่ำงยิ่ง ชิ้นงำนที่มีโครงสร้ำง และรำยละเอียด
ท่ีซับซ้อนจำเป็น ต้องมีกำรออกแบบที่ดี ชัดเจน อำจกล่ำวได้ว่ำ กำรออกแบบ คือ ตัวแทนควำมคิดของ
ผอู้ อกแบบทงั้ หมดน่ันเอง

4) แบบเพลน จะมีควำมสำคัญอย่ำงที่สุด ในกรณีท่ีนักออกแบบกับผู้สร้ำงงำนหรือผู้ผลิต
เป็นคนละคนกัน เช่น สถำปนิกกับวิศวกร วิศวกรกับหัวหนำ้ งำน หัวหน้ำงำนกับชำ่ งก่อสร้ำง หรือถ้ำจะเปรยี บ
ไปแล้ว นักออกแบบเพลน ก็เปรียบเสมอื นกับคนเขียนบทละครนัน่ เอง

คำว่ำ “แบบ” เป็นผลงำนจำกกำรออกแบบ หรือสิ่งท่ีเกิดจำกควำมคิดสร้ำงสรรค์และฝีมือของ
นักออกแบบ แบบมีอย่หู ลำยลกั ษณะดงั น้ี คือ

1) เป็นภำพวำดลำยเส้น (Drawing) ภำพระบำยสี (Painting) ภำพถ่ำย (Pictures) หรือ
แบบร่ำง (Sketch) แบบที่มีรำยละเอียด (Draft) เช่น แบบก่อสร้ำง ภำพพิมพ์ (Printing) ฯลฯ ภำพต่ำง ๆ ใช้
แสดงรปู ลักษณะของงำน หรอื แสดงรำยละเอยี ดต่ำง ๆ เก่ียวกบั งำนทเ่ี ปน็ 2 มิติ

2) แบบจำลอง (Model) เปน็ แบบอีกประเภทหน่งึ ทแี่ สดงรำยละเอียดของงำนได้ชดั เจนกว่ำ
แบบภำพ เน่ืองจำกมีลักษณะเป็น 3 มิติ ทำให้เข้ำใจในรำยละเอียดของผลงำนได้ดีกว่ำ ปัจจุบันนิยมใช้
แบบจำลองในรูปโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ซงึ่ แสดงกำรทำงำนไดเ้ สมอื นจริง สำมำรถนำมำใชท้ ดลองและทดสอบ
กำรทำงำน เพ่อื หำขอ้ บกพรอ่ งได้ ก่อนลงมือทำจริง

ประเภทของกำรออกแบบ กำรออกแบบมหี ลำยประเภท ได้แก่

1) การออกแบบทางสถาปัตยกรรม (Architecture Design) เป็นกำรออกแบบเพื่อกำรก่อสร้ำง
สิง่ ก่อสรำ้ งตำ่ ง ๆ นักออกแบบสำขำน้ี เรียกวำ่ สถำปนกิ (Architect) ซึง่ โดยท่ัวไปจะตอ้ งทำงำนรว่ มกบั วิศวกร
และมณั ฑนำกร โดยสถำปนิกรับผดิ ชอบเก่ียวกบั ประโยชนใ์ ช้สอยและควำมงำมของสิ่งก่อสร้ำง

41

กำรออกแบบทำงสถำปัตยกรรม
ท่ีมำ : https://images.app.goo.gl/PB8AbyGVH9H5WYg79
2) การออกแบบผลิตภัณฑ์ (Product Design) เป็นกำรออกแบบเพื่อกำรผลิต ผลิตภัณฑ์
ชนิดต่ำง ๆ งำนออกแบบสำขำนี้ มีขอบเขตกว้ำงขวำงมำกที่สุด และแบ่งออกได้มำกมำยหลำย ๆ ลักษณะ
นักออกแบบรบั ผิดชอบเก่ยี วกับประโยชน์ใชส้ อยและควำมสวยงำมของผลิตภัณฑ์

กำรออกแบบผลิตภัณฑ์
ท่มี ำ : https://images.app.goo.gl/9dn7DYV2E4owfxJk8

42
3) การออกแบบทางวิศวกรรม (Engineering Design) เป็นกำรออกแบบเพ่ือกำรผลิต
ผลิตภัณฑ์ชนิดตำ่ ง ๆ เช่นเดียวกับกำรออกแบบผลติ ภณั ฑ์ ซ่ึงมีควำมเก่ียวข้องกัน ต้องใช้ควำมรู้ควำมสำมำรถ
และเทคโนโลยีในกำรผลิตสูง ผอู้ อกแบบ คือ วศิ วกร ซ่ึงจะรับผิดชอบในเร่ืองของประโยชน์ใช้สอย ควำมปลอดภัย
และกรรมวิธใี นกำรผลิต บำงอยำ่ งต้องทำงำนรว่ มกันกบั นักออกแบบสำขำต่ำง ๆ ด้วย งำนออกแบบประเภทน้ี
ไดแ้ ก่ งำนออกแบบเครอ่ื งใช้ไฟฟ้ำ และงำนออกแบบเครอ่ื งยนต์

กำรออกแบบทำงวศิ วกรรม
ที่มำ : https://sites.google.com/a/srp.ac.th/
4) การออกแบบตกแต่ง (Decorative Design) เป็นกำรออกแบบเพื่อกำรตกแต่งส่ิงต่ำง ๆ
ใหส้ วยงำมและเหมำะสมกับประโยชน์ใช้สอยมำกข้ึน นกั ออกแบบเรียนว่ำ มัณฑนำกร (Decorator) ซง่ึ มักทำงำน
ร่วมกับสถำปนิก งำนออกแบบประเภทนี้ ได้แก่ งำนตกแต่งภำยใน (Interior Design) งำนตกแต่งภำยนอก
(Exterior Design)

กำรออกแบบตกแตง่
ทีม่ ำ : https://sites.google.com/a/srp.ac.th/

43
5) การออกแบบส่ิงพิมพ์ (Graphic Design) เป็นกำรออกแบบเพื่อทำงผลิตงำนสิ่งพิมพ์
ชนิดต่ำง ๆ ได้แก่ หนังสือ หนังสือพิมพ์ โปสเตอร์ นำมบัตร บัตรต่ำง ๆ งำนพิมพ์ลวดลำยผ้ำ งำนพิมพ์ภำพ
ลงบนสิง่ ของเคร่ืองใชต้ ่ำง ๆ งำนออกแบบรูปสัญลกั ษณ์ เครอ่ื งหมำยกำรค้ำ ฯลฯ

กำรออกแบบสง่ิ พิมพ์
ที่มำ : https://images.app.goo.gl/fLhVcorLqWpPEVx36
สรุป
กำรออกแบบ หมำยถึง กำรนำแนวควำมคิดหรือจินตนำกำรที่สร้ำงสรรค์ ถ่ำยทอด
ออกมำเปน็ ผลงำนหรอื ช้นิ งำนทม่ี ีขนำด รูปร่ำง รำยละเอยี ด และสำมำรถนำมำประดิษฐ์เปน็ งำนทเ่ี กิดประโยชน์

44

3.2 การออกแบบหุน่ ยนต์

กำรออกแบบหุ่นยนต์ หมำยถึง กำรนำเอำควำมคิดจินตนำกำรที่สร้ำงสรรค์ มำถ่ำยทอดเป็นโครงร่ำง
ที่มีขนำด น้ำหนัก กำรเคล่ือนที่โดยกำรนำกลไกเข้ำมำเกี่ยวข้องเป็นองค์ประกอบหลัก เพื่อสำมำรถนำมำใช้
ประโยชนไ์ ดต้ ำมต้องกำร

หุ่นยนต์สำหรับกำรเรียนรู้มีหลำยประเภท เช่น หุ่นยนต์ของเล่น เพื่อให้เด็กพัฒนำทักษะ
ควำมคิดสร้ำงสรรค์ หุ่นยนต์สัตว์เพื่อควำมสนุกเพลิดเพลิน หุ่นยนต์ทำงำนบ้ำนเพื่ออำนวยควำมสะดวก
แบง่ เบำภำระงำนของมนษุ ย์ หนุ่ ยนต์อัตโนมัติ

ผู้ออกแบบควรคำนึงถึงจุดประสงค์กำรทำงำนตำมภำระกิจหรือข้อกำหนดของกำรทำงำน
(ภำระกิจ โจทย์หรือกตกิ ำ) เป็นหลกั ดงั นน้ั กำรออกแบบสร้ำงหนุ่ ยนตส์ ำมำรถพิจำรณำจำกหวั ข้อต่อไปน้ี

การกาหนดการทางานของหุ่นยนต์

ในกำรออกแบบสร้ำงหุ่นยนต์ ผอู้ อกแบบจะต้องเข้ำใจปัญหำก่อนวำ่ จะใหห้ ่นุ ยนต์นัน้ ทำงำน
อยำ่ งไร เชน่ ต้องกำรใหม้ ีกำรเคลื่อนท่ีหรือเคลื่อนไหวหรือไม่ ถ้ำเคลอ่ื นทจ่ี ะให้เคล่ือนที่ดว้ ยวธิ ใี ด ลกั ษณะของ
พื้นท่ีทำงำนของหุ่นยนต์เป็นอย่ำงไร จะควบคุมกำรทำงำนของหุ่นยนต์ได้อย่ำงไร โดยขั้นตอนน้ี จะต้องเป็น
ข้นั ตอนท่ีตอบโจทย์ที่ต้องกำรนำไปใช้งำนให้ได้มำกท่ีสุด

ต้องการใหห้ ุ่นยนตม์ กี ารทางานอยา่ งไร

ในขั้นตอนน้ีจะต้องพิจำรณำว่ำหุ่นยนต์ท่ีออกแบบข้ึนมำน้ันจะให้ทำงำนอย่ำงไร เร่ิมทำงำน
อย่ำงไร เช่น ถ้ำหำกเป็นกำรออกแบบให้หุ่นยนต์เคลื่อนท่ี ควรพิจำรณำต่อว่ำหุ่นยนต์นั้นจะเร่ิมเคล่ือนที่ได้
อย่ำงไร หยุดได้อย่ำงไร ในกำรควบคุมนั้นจะควบคุมทิศทำงได้อย่ำงไร จะใช้มนุษย์ควบคุมทิศทำง หรือใช้
เซ็นเซอร์เป็นตัวตรวจจบั ทิศทำงกำรเคลอื่ นทีข่ องหุ่นยนต์

เลอื กวัสดุอปุ กรณ์ที่ใช้

โจทยท์ กี่ ำหนดมำจะต้องพิจำรณำตอ่ วำ่ จะเลือกวสั ดุอยำ่ งไรมำสรำ้ งหุ่นยนตใ์ หท้ ำงำนตำมที่
ต้องกำรได้ ซึ่งจะขึ้นกับงบประมำณท่ีมดี ว้ ย นอกจำกน้ีจะต้องเลือกวสั ดุทีเ่ หมำะสมกับกำรสร้ำงหุ่นยนต์มำกที่สุด
ในข้ันตอนนี้จะต้องอำศัยประสบกำรณ์ของผู้ออกแบบด้วย เช่น ถ้ำหำกตอ้ งกำรสร้ำงหุ่นยนตใ์ หม้ ีกำรเคลื่อนที่
จะตอ้ งพิจำรณำต่อวำ่ วสั ดทุ ีน่ ำมำสร้ำงเปน็ ตัวขับเคล่ือนนั้นจะเปน็ อย่ำงไร จะเคล่ือนที่แบบมีขำ มีล้อ หรือใช้
ล้อสำยพำน โดยกำรเลือกในข้ันตอนนี้จะข้นึ อยู่กับลกั ษณะสภำพแวดลอ้ มของกำรนำไปใช้งำนด้วย

45
จำกตัวอย่ำงของหุ่นยนต์ทั้งสองแบบด้ำนบน หุ่นยนต์ด้ำนซ้ำยมือถูกออกแบบให้ขับเคล่ือน
ด้วยล้อ 3 ล้อ มีแขนกลที่สำมำรถยกและหนีบของได้โดยใช้ชุดเกียร์ กำรควบคุมจะทำโดยกำรบังคับด้วยรีโมต
คอนโทรล หุ่นยนต์ลักษณะน้ีจะเคล่ือนที่ได้ดีและเร็วบนพื้นรำบเรยี บ ส่วนหุ่นยนต์ในรูปขวำมือถูกออกแบบให้
ควบคมุ โดยโปรแกรมที่เขยี นไว้ให้กับตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ กำรเคล่อื นท่ีของหุ่นยนต์จะใชร้ ะบบล้อสำยพำน
ซง่ึ กำรเคลอื่ นที่ลกั ษณะนี้จะเหมำะสำหรับพืน้ ท่ีไมเ่ รยี บ แตจ่ ะเคลือ่ นท่ีไดไ้ มเ่ ร็วนัก
กำรออกแบบหุ่นยนต์ให้ทำงำนในลักษณะต่ำง ๆ น้ันจะข้ึนกับโจทย์ที่กำหนด โดยกำร
เคลื่อนไหวหรือภำคแมคคำนิคมักจะเป็นส่วนแรก ๆ ที่ต้องคำนึงถึงก่อนเสมอ โดยทั่วไปแล้วถ้ำหำกต้องกำร
ออกแบบหุ่นยนต์ให้มีกำรเคล่ือนที่นั้นมักจะมี 2 แบบ คือ เคล่ือนท่ีโดยใช้ล้อ และเคล่ือนท่ีโดยใช้ขำ
กำรเคล่ือนที่โดยใช้ล้อน้ันจะต้องพิจำรณำจำกสภำพพื้นท่ีท่ีจะนำไปใช้งำนด้วย ถ้ำหำกเป็นพ้ืนท่ีชนิดไม่เรียบ
กำรใช้ล้อสำยพำนจะเหมำะท่ีสุด ส่วนพ้ืนที่เรียบกำรใช้ล้อกลมจะเหมำะที่สุด นอกจำกน้ียังต้องพิจำรณำถึง
กำรเลี้ยวของหุ่นยนต์ด้วยว่ำจะออกแบบให้เล้ียวในลักษณะใด สำหรับอุปกรณ์สำคัญท่ีจะทำให้หุ่นยนต์
เคล่อื นที่ได้ก็คอื มอเตอรไ์ ฟฟำ้

3.3 กายวภิ าคของหุ่นยนต์

มนุษย์เกือบทุกส่วนเป็นเรื่องจักรที่สมบูรณ์แบบท่ีสุดในโลก มีควำมเฉลียวฉลำด สำมำรถแบก
ของหนัก สำมำรถเคล่ือนที่รอบตัวเอง มีระบบกลไกภำยในสำหรับป้องกันตนเอง หำอำหำรป้อนให้ตัวเอง
เมื่อรู้สึกหิว หลีกเล่ียงอันตรำย และรับรู้ควำมเจ็บปวด ดังนั้นจึงสำมำรถหลีกเล่ียงภัยอันตรำยท่ีรุนแรงและ
ควำมเสียหำยที่จะเกิดขึ้นได้ สิ่งมีชีวิตอ่ืน ๆ บนโลกใบนก้ี ็มีระบบต่ำง ๆ ที่คล้ำยคลึงกัน แต่ก็ยังไม่มีสิ่งมีชีวิตใด
ที่จะสมบรู ณ์แบบเทำ่ กบั มนุษยเ์ รำ

ท่ีมำ : https://images.app.goo.gl/WBry2QQmr8PGSLp56

46
หุ่นยนต์ถูกสร้ำงข้ึนมำเพื่อเลียนแบบมนุษย์ แม้จะไม่ใช่รูปร่ำงภำยนอก แต่อย่ำงน้อยท่ีสุด
ก็เป็นด้ำนกำรทำงำน เป็นเวลำหลำยทศวรรษแล้วท่ีนักวทิ ยำศำสตร์พยำยำมสรำ้ งส่ิงต่ำง ๆ เลียนแบบร่ำงกำย
ของมนุษย์ เพ่ือประดิษฐ์เครื่องจักรกลอันชำญฉลำด แข็งแรง เคลื่อนที่ไป - มำได้ และมีกลไกของระบบ
ประสำทสัมผัส กลไกบำงอยำ่ งของมนุษย์และสงิ่ อื่น ๆ ไมใ่ ชจ่ ะลอกเลยี นแบบได้หมดทุกอย่ำง ห่นุ ยนตถ์ กู สร้ำง
ให้มีตำเอำไว้ดู มีหูเอำไว้ฟังเสียง มีปำกเอำไว้พูด มีระบบรยำงค์หรือแขนขำ และระบบในกำรเคลื่อนที่
อย่ำงคลอ่ งแคลำ่ วเพื่อสำรวจส่ิงต่ำง ๆ รอบตัว ในบทนี้ จะเรียนรูเ้ ก่ยี วกบั ภำยวิภำคหรือโครงสร้ำงของหุ่นยนต์
และวสั ดุตำ่ ง ๆ ท่ีนำมำใชส้ ร้ำงหุ่นยนต์ โดยจะกลำ่ วถึงอปุ กรณ์ในส่วนต่ำง ๆ ทพ่ี บบอ่ ยในหุน่ ยนต์
ส่วนประกอบหลกั ของห่นุ ยนต์

จำกองคป์ ระกอบและโครงสร้ำงของหุ่นยนต์ สำมำรถเขียนเป็นบล็อกไดอะแกรมได้ ดังนี้

องคป์ ระกอบและโครงสรำ้ งของหุ่นยนต์
ท่ีมำ : http://www.basiclite.com/web/index.php?topic=124.0